EP0714494A1 - Brenner eines fahrzeugheizgerätes - Google Patents

Brenner eines fahrzeugheizgerätes

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Publication number
EP0714494A1
EP0714494A1 EP94926882A EP94926882A EP0714494A1 EP 0714494 A1 EP0714494 A1 EP 0714494A1 EP 94926882 A EP94926882 A EP 94926882A EP 94926882 A EP94926882 A EP 94926882A EP 0714494 A1 EP0714494 A1 EP 0714494A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion chamber
lining
glow plug
burner according
glow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP94926882A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Kenner
Herbert Langen
Wolfgang Schaffert
Peter Reiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Climate Control Systems GmbH and Co KG
Original Assignee
J Eberspaecher GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by J Eberspaecher GmbH and Co KG filed Critical J Eberspaecher GmbH and Co KG
Publication of EP0714494A1 publication Critical patent/EP0714494A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/06—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs structurally associated with fluid-fuel burners
    • F23Q7/08—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs structurally associated with fluid-fuel burners for evaporating and igniting liquid fuel, e.g. in hurricane lanterns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D3/00—Burners using capillary action
    • F23D3/40—Burners using capillary action the capillary action taking place in one or more rigid porous bodies

Definitions

  • the invention relates to a burner of a vehicle heating device, which has:
  • a blower for supplying combustion air b) a combustion chamber which has a porous lining on part of its inner surface; c) means for supplying fuel to the liner; d) and an electric glow plug to ignite the fuel evaporated from the lining or to ignite the
  • the glow plug has been arranged either in a nozzle protruding radially outward from the combustion chamber peripheral wall. Or you have positioned the glow plug behind the combustion chamber floor.
  • the invention has for its object to design the burner with respect to the arrangement of the glow plug so that favorable ignition conditions result and the glow plug is accommodated in a particularly space-saving manner.
  • the burner is characterized according to the invention in that e) the glow plug is arranged such that its longitudinal axis lies essentially in a tangential plane of the peripheral wall of the combustion chamber.
  • This arrangement of the glow plug brings a large part of its glow area into favorable proximity to the interior of the combustion chamber. At the same time, particularly little space is required around the combustion chamber.
  • the position and arrangement of the glow plug can also be expressed in such a way that its longitudinal axis runs essentially in the tangential direction relative to the combustion chamber circumferential wall, this should not mean that the longitudinal axis of the glow plug necessarily lies in a plane that is perpendicular to the longitudinal axis of the combustion chamber runs. Rather, the longitudinal axis of the glow plug can assume any position in a tangential plane of the peripheral wall of the combustion chamber, and can run parallel to the longitudinal axis of the combustion chamber in the even favorable limit case.
  • the plane in which the longitudinal axis of the glow plug lies can be compared to the plane which, in the mathematical sense, is the tangential plane of the
  • Combustion chamber peripheral wall is to be slightly shifted towards the interior of the combustion chamber or away from the interior of the combustion chamber, as is also shown by the exemplary embodiments described below.
  • the glow area of the glow plug is preferably arranged in an outer secondary chamber of the combustion chamber and the secondary chamber is connected to the combustion chamber via an opening. In this way, the glow plug is protected against impairments due to the conditions prevailing in the combustion chamber, in particular with regard to exposure to flame and contamination.
  • Said opening preferably leads through the lining of the combustion chamber, it being particularly expedient if the lining has a surface area facing the auxiliary chamber next to the opening or around the opening.
  • the glow area of the glow plug is arranged in a recess space of the lining which is connected to the combustion chamber via an opening. This also results on the one hand, favorable ignition conditions and, on the other hand, a partitioning of the glow plug against the effects of the conditions in the combustion chamber.
  • the lining has a circumferential area and a bottom area as an integral built-in part.
  • the training as a holistically manufactured built-in part allows a particularly efficient production and leads to an optimal distribution of the supplied fuel in the lining.
  • Particularly well suited materials for the lining or the built-in part are metal web, metal mesh, metal sintered body and porous ceramic materials.
  • metal web, metal mesh or the like one can in particular start from a disk-shaped blank, which is then e.g. cup-shaped is pulled or pressed.
  • the lining can also be made from a blank. Any openings required may e.g. can be easily manufactured by punching.
  • At least one is preferably in a wall which is adjacent to the rear side of the lining facing away from the combustion chamber
  • Inflow opening provided for combustion air.
  • the combustion air flowing through these inflow opening (s) then passes through the lining and promotes the removal of fuel vapors from the lining into the combustion chamber; the combustion air flowing in there desirably enters the combustion chamber in finely divided form. As a rule, it is only part of the total combustion air that flows into the combustion chamber in this way.
  • the means for supplying fuel have a fuel supply channel opening out to the liner and that the opening is at a fairly short distance from the point where the glow plug glow region is close to the liner.
  • the lining is particularly highly saturated with fuel.
  • the mouth can conveniently lie essentially in the same cross-sectional plane of the combustion chamber as the glow plug, the angular distance between the mouth and the point at which the glow area of the glow plug is close to the lining being less than 90 °, preferably less than 60 ° .
  • an air supply prechamber of the combustion chamber can be provided.
  • One or more combustion air supply pipes are preferably provided, which open into the air supply prechamber. It is particularly favorable if this feed tube or these feed tubes run essentially tangentially to a peripheral wall of the air feed prechamber.
  • an essentially axially running combustion air supply pipe can be provided, which opens into the air supply prechamber, wherein - preferably at the transition between the prechamber and the combustion chamber - a baffle is provided for generating a swirl component of the air supply.
  • the described ways of supplying the combustion air using an air supply pre-chamber aim to allow combustion air to flow into the combustion chamber with swirl, which is favorable for complete combustion and for safe burner operation over a larger output range. If several, tangentially running combustion air supply pipes are provided, these preferably open out into the prechamber distributed around the circumference.
  • a glow plug sometimes also called a rod candle, is preferably provided as the glow plug.
  • glow plugs have a coated filament.
  • the essentially cylindrical glow plug, rounded at its free end, is made of ceramic or metallic material. The glow plug reaches high temperatures very quickly and is less sensitive. In addition, the power consumption per ignition process is lower.
  • Vehicle heaters for which the burner according to the invention is intended are intended in particular for installation in passenger cars, trucks, ships, mobile homes, caravan trailers, bulldozers and the like.
  • the heater can be integrated into the liquid circuit which is usually provided for cooling the internal combustion engine and heating the interior of the vehicle.
  • the vehicle heater can either be a so-called water heater, which emits the generated heat to a liquid circuit, or a so-called air heater, which emits the generated heat directly as a warm air flow.
  • Petrol or diesel are primarily considered as fuels.
  • the burner according to the invention can also be used as a heat generator for the thermal regeneration of particle filters, in particular in
  • Figure 1 in a horizontal longitudinal section along I-I in Figure 2, the burner area of a vehicle heater.
  • FIG. 2 in cross section along II-II in Figure 1 that area of the burner where the glow plug is positioned;
  • FIG. 3 shows a partial section of a modified embodiment of the burner in a longitudinal section
  • Figure 4 in a cross section analogous to Fig. 2 shows a portion of a modified embodiment of the burner.
  • Fig. 1 the burner area of a vehicle heater is shown, the most important components of a combustion chamber 2 with a glow plug 4 and one to be described later
  • the housing of the heater is not shown for reasons of clarity.
  • the heater in FIG. 1 contains a heat exchanger for transferring heat from the hot combustion gases to a liquid or to the right of the combustion chamber 2
  • the combustion air blower 8 consists of an electric motor 10 and an impeller 12, which is shown schematically in FIG. 1.
  • side channel blowers are often used, which have a fixed channel and a rotating impeller rotating at a short distance from it.
  • the combustion chamber 8 is essentially cylindrical in the illustrated embodiment. On the left in Fig. 1, the combustion chamber 2 is one
  • Air supply prechamber 14 upstream which has the shape of a Has cylinder, the axial length of which is considerably smaller than the diameter.
  • a tubular combustion chamber insert 16 extends into the combustion chamber 2.
  • the combustion chamber insert 16 is open to the prechamber 14 on the left in FIG. 1 and is also open to the combustion chamber 2 on the right in FIG 16 escaping flow deflects radially outwards.
  • annular partition wall 22 running transversely to the longitudinal axis 24 of the burner.
  • a porous lining 24 is then arranged on the combustion chamber side, which is overall pot-shaped or cup-shaped and has a base region 26 and has a peripheral region 28.
  • the bottom area 26 has such a large central opening that it just fits around the insert 16.
  • the left end face of the base region 26 in FIG. 1 abuts the partition 22.
  • the outer circumferential surface of the circumferential region 28 lies against the inner circumference of the combustion chamber 2. In the axial direction, the lining 24 is shorter than the insert 16.
  • the porous lining 24 is preferably made of metal web, metal mesh, porous sintered metal or porous, ceramic material. In the illustrated embodiment, the liner 24 is an integral part.
  • a tangential or peripheral glow plug socket 30 is attached to the side of the outer circumference of the peripheral wall 20 of the combustion chamber 2 and runs vertically in the embodiment shown.
  • the nozzle 30 has a square in the illustrated embodiment
  • the glow plug 4 designed here as a glow plug, is screwed into the socket 30.
  • the glow area of the glow plug 4 is designated 32 (FIG. 2).
  • the longitudinal axis of the glow plug extends in the tangential direction relative to the combustion chamber peripheral wall 20, as can be clearly seen in FIG. 2.
  • the peripheral wall 20 is broken.
  • the lining 24 also has an opening, which, however, is somewhat smaller than the opening in the peripheral wall 20.
  • An opening 34 is thus formed as a transition between the interior of the connector 30 and the interior of the combustion chamber 2.
  • a first part of the combustion air required by the fan 8 enters the prechamber 14 via two pipes 36.
  • the two tubes 36 run tangentially to
  • Circumferential wall of the prechamber 14 and open out at diametrically opposite locations. This creates an air flow with a pronounced swirl component in the pre-chamber 14.
  • the combustion air flows from the pre-chamber 14 into the insert 16 and flows from there, partly through radial openings 38 into the space between the insert 16 and the peripheral wall 20 of the combustion chamber 2, and partly out of the right end of the insert 16.
  • Insert 16 are provided in the peripheral wall 20 of the combustion chamber 2.
  • further openings for the passage of combustion air are shown, which are preferably present, but need not be present.
  • openings 42 in the partition 22 Through these openings 42, relatively small amounts of combustion air can flow into the bottom region 26 of the lining 24 and from there can pass into the combustion chamber 2 in finely divided form.
  • the liner 24 has no larger openings at these points, apart from its porosity.
  • an inflow opening 46 is mentioned for a small amount of air in the nozzle 30.
  • At the right end of the combustion chamber 2 in FIG. 1 there is a flame diaphragm 48 which has a large opening 50 in the center.
  • a flame tube 52 adjoins the flame shield 48 to the right in FIG. 1, in which the combustion of the fuel ends.
  • the lining 24 can be supplied with fuel by means of a fuel supply channel, implemented by a fuel line 6 which passes through the peripheral wall 20 of the combustion chamber 2.
  • the outlet point of the line 6 lies in the same cross-sectional plane as the glow area 32 of the glow plug 4 and has an angular distance of 45 ° to the central axis of the opening 34 described earlier.
  • the glow plug 4 When the glow plug 4 is switched on to ignite the burner, it evaporates - promoted by the glow area 32 of the glow plug
  • the wall of the nozzle 30 may, but need not, also be provided on the inside with a porous lining. However, since the
  • Glow area 32 of the glow plug 4 is arranged in the area of the opening 34 close to the lining 24, in many cases such a lining of the nozzle 30 is unnecessary.
  • Combustion air supply pipes 36 could be provided even more of these pipes or could be worked with only one supply pipe 36, which in this case would have a correspondingly enlarged diameter.
  • Fig. 3 a modification of the combustion air supply is drawn. The combustion air no longer flows through tangential tubes to the pre-chamber 14, but through an axially extending, central tube 56.
  • a guide device 58 for generating a swirl flow is arranged in front of the inlet opening of the insert 16.
  • Guide apparatus 58 consists of a plate 60 placed in front of the inlet opening of the insert 16 and flow guide surfaces 62 distributed over the circumference, which are arranged between the plate 60 and the partition wall 22.
  • the guide surfaces 62 are inclined relative to the radial direction in such a way that the desired swirl is produced.
  • the glow area 32 of the glow plug 4 is no longer accommodated in a socket 30 arranged outside the peripheral wall 20 of the combustion chamber 2, but in a recess 64 of the lining 24, which surrounds the glow area 32 on all sides one recognizes, analogously to the previously described exemplary embodiment, an air supply opening 46 to the interior of the recess 64 and an opening 34 through which the ignition can spread into the interior of the combustion chamber 2.
  • the recess has an approximately cylindrical shape in the illustrated embodiment.
  • the glow plug 4 is arranged so that its longitudinal axis extends in the tangential direction relative to the combustion chamber peripheral wall 20.
  • tangential direction does not mean that the glow plug 4 forms a tangent to the peripheral wall 20 in the mathematical sense.

Landscapes

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Abstract

Brenner eines Fahrzeugheizgeräts, der aufweist: (a) ein Gebläse (8) zur Lieferung von Verbrennungsluft; (b) eine Brennkammer (2), die an einem Teil ihrer Innenoberfläche eine poröse Auskleidung (24) aufweist; (c) eine Einrichtung (6) zum Zuführen von Brennstoff zu der Auskleidung (24); (d) und eine elektrische Glühkerze zum Entzünden des von der Auskleidung (24) verdampften Brennstoffs, dadurch gekennzeichnet, (e) daß die Glühkerze (4) so angeordnet ist, daß ihre Längsachse im wesentlichen in einer Tangentialebene der Brennkammer-Umfangswand (20) liegt.

Description

BRENNER EINES FAHRZEUGHEIZGERATES
Die Erfindung bezieht sich auf einen Brenner eines Fahrzeugheizgerätes, der aufweist:
a) Ein Gebläse zur Lieferung von Verbrennungsluft; b) eine Brennkammer, die an einem Teil ihrer Innenoberfläche eine poröse Auskleidung aufweist; c) eine Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff zu der Auskleidung; d) und eine elektrische Glühkerze zum Entzünden des von der Aus- kleidung verdampften Brennstoffs bzw. zum Entzünden des
Brennstoff-Luft-Gemischs.
Bei derartigen Brennern ist die Position der Glühkerze von sehr erheblicher Bedeutung für einen optimalen Zündvorgang.
Bisher wurde die Glühkerze entweder in einem radial von der Brennkammer-Umfangswand nach außen wegragenden Stutzen angeordnet. Oder man hat die Glühkerze hinter dem Brennkammerboden positioniert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Brenner hinsichtlich der Anordnung der Glühkerze so auszubilden, daß sich günstige Zündbedingungen ergeben und die Glühkerze besonders raumsparend untergebracht ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Brenner erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, e) daß die Glühkerze so angeordnet ist, daß ihre Längsachse im wesentlichen in einer Tangentialebene der Brennkammer- Umfangswand liegt. Durch diese Anordnung der Glühkerze wird ein großer Teil ihres Glühbereichs in günstige Nähe zum Innenraum der Brennkammer gebracht. Zugleich wird im Umfeld der Brennkammer besonders wenig Platz benötigt.
Die Lage und Anordnung der Glühkerze kann man auch so ausdrücken, daß deren Längsachse im wesentlichen in Tangentialrichtung relativ zu der Brennkammer-Umfangswand verläuft, wobei dies nicht bedeuten soll, daß die Längsachse der Glühkerze zwingend in einer Ebene liegt, die rechtwinklig zur Längsachse der Brennkammer verläuft. Vielmehr kann die Längsachse der Glühkerze jede Lage in einer Tangentialebene der Brennkammer-Umfangswand einnehmen, im sogar günstigen Grenzfall parallel zur Längsachse der Brennkammer verlaufen. Die Ebene, in der die Längsachse der Glühkerze liegt, kann gegenüber derjenigen Ebene, die im mathematischen Sinn Tangentialebene der
Brennkammer-Umfangswand ist, etwas zum Inneren der Brennkammer hin oder vom Inneren der Brennkammer weg verschoben sein, wie auch die weiter unten beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen. Vorzugsweise ist der Glühbereich der Glühkerze in einer äußeren Nebenkammer der Brennkammer angeordnet und steht die Nebenkammer über eine Öffnung mit der Brennkammer in Verbindung. Auf diese Weise ist die Glühkerze gegen Beeinträchtigungen durch die in der Brennkammer herrschenden Bedingungen, insbesondere hinsichtlich Flammbeaufschlagung und Verschmutzung, geschützt.
Die genannte Öffnung führt vorzugsweise durch die Auskleidung der Brennkammer, wobei es besonders günstig ist, wenn die Auskleidung neben der Öffnung oder um die Öffnung herum einen der Nebenkammer zugewandten Oberflächenbereich aufweist. Durch diese Maßnahmen sind beste Bedingungen für die Verdampfung von Brennstoff in unmittelbarer
Nähe des Glühbereichs der Glühkerze und die dortige Bildung eines zündfreudigen Brennstoff-Luft-Gemischs geschaffen.
Alternativ ist bevorzugt, daß der Glühbereich der Glühkerze in einem Aussparungsraum der Auskleidung angeordnet ist, der über eine Öffnung mit der Brennkammer in Verbindung steht. Auch hierbei ergeben sich einerseits günstige Zündbedingungen und andererseits eine Abschottung der Glühkerze gegen Beeinträchtigungen durch die in der Brennkammer herrschenden Bedingungen.
In Weiterbildung der Erfindung ist bevorzugt, daß die Auskleidung als ganzheitlich gefertigtes Einbauteil einen Umfangsbereich und einen Bodenbereich aufweist. Die Ausbildung als ganzheitlich gefertigtes Einbauteil erlaubt eine besonders rationelle Herstellung und führt zu einer optimalen Verteilung des zugeführten Brennstoffs in der Auskleidung. Besonders gut geeignete Materialien für die Auskleidung bzw. das Einbauteil sind Metallgespinst, Metallgewebe, Metallsinterkörper und poröse Keramikwerkstoffe. Im Fall der Herstellung aus Metallgespinst, Metallgewebe oder dergleichen kann man insbesondere von einem scheibenförmigen Rohling ausgehen, der dann z.B. napfförmig gezogen oder gedrückt wird. Die Auskleidung kann auch aus einem Zuschnitt hergestellt sein. Etwaig erforderliche Öffnungen können z.B. durch Stanzen problemlos gefertigt werden.
Vorzugsweise ist in einer Wand, die der brennkammerabgewandten Rückseite der Auskleidung benachbart ist, mindestens eine
Zustromöffnung für Verbrennungsluft vorgesehen. Die durch diese Zuströmöffnung(en) strömende Verbrennungsluft durchsetzt anschließend die Auskleidung und fördert das Abtragen von Brennstoffdämpfen von der Auskleidung in die Brennkammer; die dort zuströmende Verbrennungsluft tritt wünschenswert fein verteilt in die Brennkammer ein. In aller Regel ist es nur ein Teil der gesamten Verbrennungsluft, der auf diesem Wege in die Brennkammer strömt.
Es ist bevorzugt, daß die Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff einen zu der Auskleidung ausmündenden Brennstoffzuführungskanal aufweist und daß die Ausmündung in ziemlich geringer Entfernung von der Stelle liegt, an der der Glühbereich der Glühkerze der Auskleidung nahe ist. Auf diese Weise entsteht gerade in demjenigen Bereich der Auskleidung, welcher dem Glühbereich der Glühkerze nahe ist, eine besonders hohe Sättigung der Auskleidung mit Brennstoff. Die Ausmündung kann günstigerweise im wesentlichen in der gleichen Querschnittsebene der Brennkammer liegen wie die Glühkerze, wobei der Winkelabstand zwischen der Ausmündung und der Stelle, an der der Glühbereich der Glühkerze der Auskleidung nahe ist, weniger als 90°, vorzugsweise weniger als 60°, beträgt.
Im Interesse der Schaffung möglichst günstiger Zuführungsbedingungen für die Verbrennungsluft kann eine Luftzuführungs-Vorkammer der Brennkammer vorgesehen sein.
Vorzugsweise ist ein oder sind mehrere Verbrennungsluft-Zuführrohre vorgesehen, die in die Luftzuführungs-Vorkammer ausmünden. Besonders günstig ist es, wenn dieses Zuführrόhr oder diese Zuführrohre im wesentlichen tangential zu einer Ümfangswand der Luftzuführungs- Vorkammer verlaufen.
Alternativ kann man ein im wesentlichen axial verlaufendes Verbrennungsluft-Zuführrohr vorsehen, das in die Luftzuführungs- Vorkammer ausmündet, wobei - vorzugsweise am Übergang zwischen der Vorkammer und der Brennkammer - ein Leitapparat zur Erzeugung einer Drallkomponente der Luftzuführung vorgesehen ist.
Die beschriebenen Arten der Zuführung der Verbrennungsluft unter Einsatz einer Luftzuführungs-Vorkammer zielen darauf ab, Verbrennungsluft mit Drall in die Brennkammer einströmen zu lassen, was für vollständige Verbrennung und für sicheren Brennerbetrieb über einen größeren Leistungsbereich günstig ist. Wenn mehrere, tangential verlaufende Verbrennungsluft-Zuführrohre vorgesehen sind, münden diese vorzugsweise umfangsmäßig verteilt in die Vorkammer aus.
Eine weitere bevorzugte Maßnahme besteht darin, einen im wesentlichen rohrförmigen Brennkammereinsatz vorzusehen, der sich über die Anordnungsstelle der Glühkerze hinaus weiter stromab erstreckt, und in dem Brennkammereinsatz Öffnungen für das Ausströmen von Verbrennungsluft in den Raum zwischen dem Brennkammereinsatz und der Brennkammer-Umfangswand vorzusehen. Als Glühkerze ist vorzugsweise eine Glühstiftkerze, zuweilen auch Stabkerze genannt, vorgesehen. Glühstiftkerzen besitzen im Unterschied zu den konventionelleren Glühkerzen eine ummantelte Glühwendel. Der im wesentlichen zylindrische, an seinem freien Ende gerundete Glühstift besteht aus keramischem oder metallischem Material. Die Glühstifkerze erreicht sehr rasch hohe Temperaturen und ist unempfindlicher. Außerdem ist der Stromverbrauch pro Zündvorgang geringer.
Fahrzeugheizgeräte, für die der erfindungsgemäße Brenner bestimmt ist, sind insbesondere zum Einbau in Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Schiffe, Wohnmobile, Wohnwagenanhänger, Bulldozer und dergleichen vorgesehen. Beim Einbau der Fahrzeugheizgeräte in verbrennungsmotorangetriebenen Kraftfahrzeugen kann man das Heizgerät in den Flüssigkeitskreislauf einbinden, der üblicherweise für die Kühlung des Verbrennungsmotors und die Beheizung des Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist. Generell kann das Fahrzeugheizgerät entweder ein sogenanntes Wasserheizgerät, welches die erzeugte Wärme an einen Flüssigkeitskreislauf abgibt, oder ein sogenanntes Luftheizgerät sein, welches die erzeugte Wärme unmittelbar als Warmluftstrom abgibt. Als Brennstoff kommt in erster Linie Benzin oder Diesel in Betracht.
Der erfindungsgemäße Brenner kann auch als Wärmeerzeuger für die thermische Regeneration von Partikelfiltern, insbesondere im
Abgasstrang von Dieselmotoren, eingesetzt werden.
Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 in einem horizontalen Längsschnitt längs I-I in Fig. 2 den Brennerbereich eines Fahrzeugheizgeräts;
Figur 2 im Querschnitt längs II-II in Fig. 1 denjenigen Bereich des Brenners, wo die Glühkerze positioniert ist;
Figur 3 in einem Längsschnitt einen Teilbereich einer abgewandelten Ausführungsform des Brenners;
Figur 4 in einem Querschnitt analog Fig. 2 einen Teilbereich einer abgewandelten Ausführungsform des Brenners.
In Fig. 1 ist der Brennerbereich eines Fahrzeugheizgeräts dargestellt, der als die wesentlichsten Bestandteile eine Brennkammer 2 mit einer Glühkerze 4 und mit einer später zu beschreibenden
Brennstoffzuführeinrichtung 6, sowie ein Verbrennungsluftgebläse 8 aufweist. Das Gehäuse des Heizgeräts ist aus Übersichtsgründen nicht eingezeichnet. Außerdem enthält das Heizgerät in Fig. 1 rechts an die Brennkammer 2 anschließend einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme von den heißen Verbrennungsgasen auf eine Flüssigkeit oder auf
Luft.
Das Verbrennungsluftgebläse 8 besteht aus einem Elektromotor 10 und einem Gebläserad 12, das in Fig. 1 schematisiert eingezeichnet ist. In der Praxis verwendet man häufig Seitenkanalgebläse, die einen feststehenden Kanal und ein mit geringem Abstand zu diesem rotierendes Gebläserad besitzen.
Die Brennkammer 8 ist bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel im wesentlichen zylindrisch. Links in Fig. 1 ist der Brennkammer 2 eine
Luftzuführungs-Vorkammer 14 vorgelagert, welche die Gestalt eines Zylinders hat, dessen axiale Länge erheblich kleiner als der Durchmesser ist. Ausgehend von der Vorkammer 14 erstreckt sich ein rohrförmiger Brennkammereinsatz 16 in die Brennkammer 2 hinein. Der Brennkammereinsatz 16 ist links in Fig. 1 zu der Vorkammer 14 hin offen und ist auch rechts in Fig. 1 zur Brennkammer 2 hin offen, wobei dort allerdings ein kreisscheibenförmiges, aus seiner Ebene heraus gekrümmtes Strömungsleitblech 18 vorgesetzt ist, das die aus dem Einsatz 16 austretende Strömung nach radial außen umlenkt.
Zwischen dem Einsatz 16 und der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 befindet sich eine quer zur Längsachse 24 des Brenners verlaufende, kreisringförmige Trennwand 22. Brennkammerseitig an die Trennwand 22 anschließend ist eine poröse Auskleidung 24 angeordnet, welche insgesamt topfförmig oder napfförmig ist und einen Bodenbereich 26 sowie einen Umfangsbereich 28 aufweist. Der Bodenbereich 26 hat eine so große zentrale Öffnung, daß er gerade um den Einsatz 16 herumpaßt. Die in Fig. 1 linke Endfläche des Bodenbereichs 26 liegt an der Trennwand 22 an. Die Außenumfangsfläche des Umfangsbereichs 28 liegt am Innenumfang der Brennkammer 2 an. In Axialrichtung ist die Auskleidung 24 kürzer als der Einsatz 16.
Die poröse Auskleidung 24 besteht vorzugsweise aus Metallgespinst, Metallgeflecht, porösem Sintermetall oder porösem, keramischem Material. Beim gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die Auskleidung 24 ein ganzheitlich gefertigtes Einbauteil.
Seitlich an den Außenumfang der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 ist ein tangentialer bzw. peripherer Glühkerzenstutzen 30 angesetzt, der beim gezeichneten Ausführungsbeispiel vertikal verläuft. Der Stutzen 30 hat beim gezeichneten Ausführungsbeispiel einen quadratischen
Querschnitt, könnte aber z.B. auch einen kreisförmigen oder gerundeten Querschnitt haben. Die Glühkerze 4, hier ausgebildet als Glühstiftkerze, ist in den Stutzen 30 eingeschraubt. Der Glühbereich der Glühkerze 4 ist mit 32 bezeichnet (Fig. 2). Die Längsachse der Glühkerze verläuft in Tangentialrichtung relativ zu der Brennkammer-Umfangswand 20, wie man in Fig. 2 deutlich erkennt. An derjenigen Stelle, wo der Stutzen 30 in die Umfangswand 20 übergeht, ist die Umfangswand 20 durchbrochen. An dieser Stelle weist auch die Auskleidung 24 eine Öffnung auf, die allerdings etwas kleiner als die Durchbrechung der Umfangswand 20 ist. Somit ist eine Öffnung 34 als Übergang zwischen dem Innenraum des Stutzens 30 und dem Innenraum der Brennkammer 2 gebildet.
Ein erster Teil der von dem Gebläse 8 geforderten Verbrennungsluft tritt über zwei Rohre 36 in die Vorkammer 14 ein. Wie besonders deutlich in Fig. 2 zu sehen ist, verlaufen die beiden Rohre 36 tangential zur
Umfangswand der Vorkammer 14 und münden an diametral gegenüberliegenden Stellen aus. Hierdurch entsteht in der Vorkammer 14 eine Luftströmung mit ausgeprägter Drallkomponente. Aus der Vorkammer 14 strömt die Verbrennungsluft in den Einsatz 16 und strömt von dort, teils durch radiale Öffnungen 38 in den Raum zwischen dem Einsatz 16 und der Umfangswand 20 der Brennkammer 2, und teils aus dem rechten Ende des Einsatzes 16 aus.
Ein weiterer Teil der geförderten Verbrennungsluft strömt der Brennkammer 2 durch radiale Öffnungen 40 zu, die stromab von dem
Einsatz 16 in der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 vorgesehen sind. Außerdem sind noch weitere Öffnungen für das Hindurchströmen von Verbrennungsluft eingezeichnet, die vorzugsweise vorhanden sind, aber nicht vorhanden sein müssen. Es handelt sich einerseits um Öffnungen 42 in der Trennwand 22. Durch diese Öffnungen 42 können relativ kleine Verbrennungsluftmengen in den Bodenbereich 26 der Auskleidung 24 einströmen und von dort aus fein verteilt in die Brennkammer 2 übertreten. Die Auskleidung 24 weist an diesen Stellen, abgesehen von ihrer Porosität, keine größeren Öffnungen auf. - Andrerseits handelt es sich um Öffnungen 44 in der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 an Stellen, wo die Auskleidung 24 mit ihrem Umfangsbereich 28 hinreicht, wobei diese Öffnungen 44 durch die Auskleidung 24 hindurchführen. Schließlich wird noch eine Zuströmöffnung 46 für eine kleine Luftmenge in den Stutzen 30 erwähnt. Am in Fig. 1 rechten Ende der Brennkammer 2 befindet sich eine Flammenblende 48, die mittig eine große Öffnung 50 aufweist. An die Flammenblende 48 schließt sich nach rechts in Fig. 1 ein Flammrohr 52 an, in dem die Verbrennung des Brennstoffs zu Ende abläuft.
In Fig. 2 erkennt man, daß der Auskleidung 24 Brennstoff mittels eines Brennstoffzuführungskanals, verwirklicht durch eine Brennstoffleitung 6, welche die Umfangswand 20 der Brennkammer 2 durchsetzt, zugeführt werden kann. Die Ausmündungsstelle der Leitung 6 liegt in der gleichen Querschnittsebene wie der Glühbereich 32 der Glühkerze 4 und hat einen Winkelabstand von 45° zu der Mittelachse der weiter vorn beschriebenen Öffnung 34.
Wenn zum Zünden des Brenners die Glühkerze 4 eingeschaltet wird, verdampft - gefördert durch die von dem Glühbereich 32 der Glühkerze
4 ausgehende Erwärmung - Brennstoff aus der Auskleidung 24 sowohl in das Innere der Brennkammer 2 hinein als auch in das Innere des Stutzens 30 hinein, wobei ein dem Inneren des Stutzens 30 zugewandter Oberflächenbereich 54 der Auskleidung 24 zusätzlich förderlich ist. Nach Bildung eines zündfähigen Brennstoff-Luft-Gemischs erfolgt dessen
Entzündung am Glühbereich 32 der Glühkerze 4. Die Zündung setzt sich durch die Öffnung 34 fort in das Innere der Brennkammer 2.
Die Wand des Stutzens 30 kann, muß aber nicht, an ihrer Innenseite ebenfalls mit einer porösen Auskleidung versehen sein. Da jedoch der
Glühbereich 32 der Glühkerze 4 im Bereich der Öffnung 34 dicht bei der Auskleidung 24 angeordnet ist, erübrigt sich in vielen Fällen eine derartige Auskleidung des Stutzens 30.
Es wird darauf hingewiesen, daß statt der gezeichneten zwei
Verbrennungsluft-Zuführrohre 36 noch mehr dieser Rohre vorgesehen sein könnten oder auch mit nur einem Zuführrohr 36 gearbeitet werden könnte, welches in diesem Fall einen entsprechend vergrößerten Durchmesser hätte. In Fig. 3 ist eine Modifikation der Verbrennungsluftzuführung gezeichnet. Die Verbrennungsluft strömt nicht mehr durch tangentiale Rohre der Vorkammer 14 zu, sondern durch ein axial verlaufendes, mittiges Rohr 56. Vor der Eingangsöffnung des Einsatzes 16 ist ein Leitapparat 58 zur Erzeugung einer Drallströmung angeordnet. Der
Leitapparat 58 besteht aus einer der Eingangsöffnung des Einsatzes 16 vorgesetzten Platte 60 und über den Umfang verteilten Strömungsleitflächen 62, die zwischen der Platte 60 und der Trennwand 22 angeordnet sind. Die Leitflächen 62 sind derart gegenüber der Radialrichtung schräggestellt, daß sich die gewünschte Drallerzeugung ergibt.
In Fig. 4 ist eine abgeänderte Ausführungsform gezeichnet, bei der der Glühbereich 32 der Glühkerze 4 nicht mehr in einem außerhalb der Umfangswand 20 der Brennkammer 2 angeordneten Stutzen 30 untergebracht ist, sondern in einer den Glühbereich 32 allseitig umgebenden Aussparung 64 der Auskleidung 24. Ferner erkennt man, analog zum vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Luftzuführöffnung 46 zum Inneren der Aussparung 64 und eine Öffnung 34, durch die sich die Zündung in das Innere der Brennkammer 2 ausbreiten kann. Die Aussparung hat beim gezeichneten Ausführungsbeispiel eine etwa zylindrische Gestalt.
Auch bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Glühkerze 4 so angeordnet, daß ihre Längsachse in Tangentialrichtung relativ zu der Brennkammer-Umfangswand 20 verläuft. Der Begriff "Tangentialrichtung" bedeutet also nicht etwa, daß die Glühkerze 4 eine Tangente im mathematischen Sinn an die Umfangswand 20 bildet.

Claims

ANSPRUCHE
1. Brenner eines Fahrzeugheizgeräts, der aufweist:
(a) ein Gebläse (8) zur Lieferung von Verbrennungsluft;
(b) eine Brennkammer (2), die an einem Teil ihrer Innenoberfläche eine poröse Auskleidung (24) aufweist;
(c) eine Einrichtung (6) zum Zuführen von Brennstoff zu der
Auskleidung (24);
(d) und eine elektrische Glühkerze zum Entzünden des von der Auskleidung (24) verdampften Brennstoffs,
dadurch gekennzeichnet,
(e) daß die Glühkerze (4) so angeordnet ist, daß ihre Längsachse im wesentlichen in einer Tangentialebene der Brennkammer- Umfangswand (20) liegt.
2. .Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühbereich (32) der Glühkerze (4) in einer äußeren Nebenkammer (in 30) der Brennkammer (2) angeordnet ist und daß die Nebenkammer über eine Öffnung (34) mit der Brennkammer (2) in Verbindung steht.
3. Brenner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (34) durch die Auskleidung (24) der Brennkammer (2) führt.
4. Brenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (24) neben der Öffnung (34) oder um die Öffnung (34) herum einen der Nebenkammer (in 30) zugewandten Oberflächenbereich (54) aufweist.
5. Brenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühbereich (32) der Glühkerze (4) in einem Aussparungsraum (64) der Auskleidung (24) angeordnet ist, der über eine Öffnung (34) mit der Brennkammer (2) in Verbindung steht.
6. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (24) als ganzheitlich gefertigtes Einbauteil einen Umfangsbereich (28) und einen Bodenbereich (26) aufweist.
7. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Wand (22), der die brennkammerabgewandte Rückseite der Auskleidung (24) benachbart ist, mindestens eine
Zuströmöffnung (42) für die Verbrennungsluft vorgesehen ist.
8. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff einen zu der
Auskleidung (24) ausmündenden Brennstoffzuführungskanal (6) aufweist; und daß die Ausmündung in ziemlich geringer Entfernung von der Stelle liegt, an der der Glühbereich (32) der Glühkerze (4) der Auskleidung (24) nahe ist.
9. Brenner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausmündung im wesentlichen in der gleichen Querschnittsebene der Brennkammer (2) liegt wie die Glühkerze (4); und daß der Winkelabstand zwischen der Ausmündung und der Stelle, an der der Glühbereich (32) der Glühkerze (4) der
Auskleidung (24) nahe ist, weniger als 90° beträgt.
10. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftzuführungs-Vorkammer (14) der Brennkammer (2) vorgesehen ist.
11. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein, im wesentlichen tangential verlaufendes
Verbrennungsluft-Zuführrohr (36) vorgesehen ist, das in die Luftzuführungs-Vorkammer (14) ausmündet.
12. Brenner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen axial verlaufendes Verbrennungsluft- Zuführrohr (56) vorgesehen ist, das in die Luftzuführungs- Vorkammer (14) ausmündet; und daß ein Leitapparat (58) zur Erzeugung einer Drallkomponente der Luftzuführung vorgesehen ist.
13. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen rohrförmiger Brennkammereinsatz (16) vorgesehen ist, der sich über die Anordnungsstelle der Glühkerze
(4) hinaus weiter stromab erstreckt; und daß in dem Brennkammereinsatz (16) Öffnungen (38) für das Ausströmen von Verbrennungsluft in den Raum zwischen dem Brennkammereinsatz (16) und der Brennkammer-Umfangswand (20) vorgesehen sind.
14. Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühkerze (4) eine Glühstiftkerze ist.
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